C语言 数据结构--栈 括号匹配算法

今天这一期使用栈来完成括号匹配算法

① 栈结构

typedef struct
{
    char elem[Stack_Size];
    int  top;
}SeqStack;

② 初始化栈

void InitStack(SeqStack* S)  //初始化栈
{
    S->top = -1;
}

③ 入栈

int Push(SeqStack* S, char x)  //入栈
{
    if (S->top == Stack_Size - 1) return False;    //如果栈顶指针等于栈的最大容量减一，说明栈已满，返回False
    S->top++;                                      //否则，将栈顶指针加一
    S->elem[S->top] = x;                           //将x赋值给栈顶元素
    return True;
}

④ 出栈

int Pop(SeqStack* S, char* x)  //出栈
{
    if (S->top == -1) return False;     //如果栈顶指针为-1，说明栈为空，返回False
    else
    {
        *x = S->elem[S->top];          //否则，将栈顶元素赋值给x指向的变量
        S->top--;                     //将栈顶指针减一
        return True;
    }
}

⑤ 判断栈是否为空

int IsEmpty(SeqStack* S)   //判断栈是否为空
{
    if (S->top == -1)     //如果栈顶指针为-1，说明栈为空
    {
        return True;    //返回True
    }
    else                 //否则，栈不为空
    {
        return False;   //返回False
    }
}

⑤ 括号匹配

int BracketMatch(char *x)   //括号匹配
{
    SeqStack S;                      //定义一个顺序栈S
    InitStack(&S);                   //初始化栈S
    int len = strlen(x);        //获取字符串x的长度
    for(int i = 0;i < len;i++)       //遍历字符串x中的每个字符
    {
        if(x[i]=='['||x[i]=='{'||x[i]=='(')           //如果字符是左括号
        {
            Push(&S,x[i]);                   //将左括号入栈
        }
        else                              //如果字符是右括号
        {
            if(IsEmpty(&S))              //如果栈为空，说明没有匹配的左括号，返回False
                return False;

            char ch;                     //定义一个字符变量ch
            Pop(&S,&ch);                 //将栈顶元素出栈，并赋值给ch
            if(x[i]==')' && ch!='(')     //如果右括号是')'，但栈顶元素不是'('，说明不匹配，返回False
                return False;
            if(x[i]==']' && ch!='[')     //如果右括号是']'，但栈顶元素不是'['，说明不匹配，返回False
                return False;
            if(x[i]=='}' && ch!='{')    //如果右括号是'}'，但栈顶元素不是'{'，说明不匹配，返回False
                return False;

        }
    }
    return IsEmpty(&S);       //遍历完字符串后，如果栈为空，说明所有括号都匹配，返回True；否则，返回False
}

完整代码：

#include "stdio.h"
#include 
#define False 0
#define True 1
#define Stack_Size 50

typedef struct
{
    char elem[Stack_Size];
    int  top;
}SeqStack;

void InitStack(SeqStack* S)  //初始化栈
{
    S->top = -1;
}

int Push(SeqStack* S, char x)  //入栈
{
    if (S->top == Stack_Size - 1) return False;    //如果栈顶指针等于栈的最大容量减一，说明栈已满，返回False
    S->top++;                                      //否则，将栈顶指针加一
    S->elem[S->top] = x;                           //将x赋值给栈顶元素
    return True;
}

int Pop(SeqStack* S, char* x)  //出栈
{
    if (S->top == -1) return False;     //如果栈顶指针为-1，说明栈为空，返回False
    else
    {
        *x = S->elem[S->top];          //否则，将栈顶元素赋值给x指向的变量
        S->top--;                     //将栈顶指针减一
        return True;
    }
}

int IsEmpty(SeqStack* S)   //判断栈是否为空
{
    if (S->top == -1)     //如果栈顶指针为-1，说明栈为空
    {
        return True;    //返回True
    }
    else                 //否则，栈不为空
    {
        return False;   //返回False
    }
}

int GetPop(SeqStack* S, char* x)       //获取栈顶元素
{
    if (S->top == -1) return False;   //如果栈顶指针为-1，说明栈为空，返回False
    else
    {
        *x = S->elem[S->top];        //否则，将栈顶元素赋值给x指向的变量
        return (True);               //返回True
    }
}
void Stack_display(SeqStack *S) //显示栈元素
{
    if (S->top == -1)                       //如果栈顶指针为-1，说明栈为空
    {
        printf("栈为空\n");          //打印提示信息
        return; //结束函数
    }

    printf("栈中的元素: ");                //打印提示信息
    for (int i = S->top; i >= 0; i--)           //从栈顶到栈底遍历栈中的元素
    {
        printf("%c ", S->elem[i]);       //打印每个元素，用空格隔开
    }
    printf("\n");
}

int BracketMatch(char *x)   //括号匹配
{
    SeqStack S;                      //定义一个顺序栈S
    InitStack(&S);                   //初始化栈S
    int len = strlen(x);        //获取字符串x的长度
    for(int i = 0;i < len;i++)       //遍历字符串x中的每个字符
    {
        if(x[i]=='['||x[i]=='{'||x[i]=='(')                //如果字符是左括号
        {
            Push(&S,x[i]);                              //将左括号入栈
        }
        else                             //如果字符是右括号
        {
            if(IsEmpty(&S))             //如果栈为空，说明没有匹配的左括号，返回False
                return False;

            char ch;                    //定义一个字符变量ch
            Pop(&S,&ch);             //将栈顶元素出栈，并赋值给ch
            if(x[i]==')' && ch!='(')    //如果右括号是')'，但栈顶元素不是'('，说明不匹配，返回False
                return False;
            if(x[i]==']' && ch!='[')    //如果右括号是']'，但栈顶元素不是'['，说明不匹配，返回False
                return False;
            if(x[i]=='}' && ch!='{')   //如果右括号是'}'，但栈顶元素不是'{'，说明不匹配，返回False
                return False;

        }
    }
    return IsEmpty(&S);       //遍历完字符串后，如果栈为空，说明所有括号都匹配，返回True；否则，返回False
}

int main()
{
    SeqStack S;
    char str[]={'(','{','[',']','}',')'};   //可以更换成其他括号序列
    char str1[]={'(','}'};                  //可以更换成其他括号序列
    InitStack(&S);
    if(BracketMatch(&str))
    {
        printf("匹配成功！");
    }
    else
    {
        printf("匹配失败！");
    }
    return 0;
}

结果：

（1）括号序列为char str[]={'(','{','[',']','}',')'};

（2）括号序列为char str1[]={'{','(','}',']'};